Yapay Bones: 3-D Son Baskı

Bilim insanları, insanların "yedek parçalarında meydana gelen gelişmeler hakkında ilginç haberlere sahiptirler. "

Yakında zarar gören insan kemiklerini 3 boyutlu bir yazıcıda oluşturulan sentetik, özelleştirilmiş kemiklerin yerine koymak mümkün olabilir.

AdvertisementAdvertisement

Bu "hiperelastic" kemik, insan kemiğinde bulunan doğal bir kalsiyumdan yapılmış bir "mürekkep" ile üretilecek. Bilim adamları, mevcut yöntemlere kıyasla belirgin bir ilerleme kaydettiğinde, özel baskılı kemiklerin hızla kemik yenilenmesini ve büyümesini sağlayabileceğini söylüyor.

Bu, tıbbi prosedürleri daha etkili, daha az acı verici ve daha uzun sürebilir hale getirebilir.

Tanıtım

Uygulamalar, kraniofasyal diş, spinal ve diğer kemik ve spor hekimliği yaralanmalarının tamiri içerebilir.

Northwestern Üniversitesi'ndeki bilim insanları bulguları geçen ay Science Translational Medicine dergisinde yayınladılar.

AdvertisementAdracement

Devamını oku: Dişhekimleri yakında 3-D antibakteriyel dişler basacak »

Helping çocuklar

Ramille Şah, araştırma ekibine liderlik Doktora, Mühendislik Northwestern McCormick Okulu'nda malzeme bilimi ve mühendisliği doçent ve cerrahinin asistan profesörü Northwestern'daki Feinberg Tıp Okulu'nda.

Şah çok yönlü, büyüme faktörü içermeyen, osteoregenerative, ölçeklenebilir ve cerrahi dost biyomateryalden”olarak hiperelastik kemiği tarif eder. “

, bir sıçan spinal füzyon gerçekleştirmek ve al yanaklı maymun konusundaki bir kafatası zararlı alanı tamir etmeye hiperelastik kemik oluşturulan bilim adamları. Hayvan deneyleri devam edecek.

Shah ve ekibi, sentetik kemiklerinin insan denemelerinin beş yıl içinde başlayabileceğine inanıyor.

AdvertisementAdracement

Northwestern'daki Şah Doku Mühendisliği ve Katma İmalat Laboratuarının başında olan Shah, Healthline'ın verdiği bir röportajda, bilim adamlarının ve klinisyenlerin ekibinin "kemik dokusu için 3 boyutlu basılabilir bir biyomateryal" geliştirmek olduğunu söyledi. çocuklarda yenilenme. "

Travma veya doğumdan kaynaklanan kemik kusurlarına sahip pediyatrik hastalar bu teknolojiden önemli ölçüde fayda sağlayabilir.

"Cerrahların kraniofasial kusurlar için kullandıkları mevcut materyaller metalik plakalar ve vidalar ve polimerler, ancak yüz bakımı için parçalanabilir olanlar değildir" dedi. onlar yeniden şekillendirmek isteyen kusur alanı uygun parçaları şekillendirmek - “birincil yolu artık hastanın kaburga veya kalça kemiği parçaları alıp bir 'Otomatik greft' do olduğunu. Ancak bu yöntem vücudun herhangi bir yerinde sorunlara neden olabilir. Oto greftler özellikle çocuklarda kullanılır, çünkü pediatrik hastalarda 'yabancı cisim' kullanmak istemezsiniz. "

Kemik implantasyonu ameliyatı çocuklar için acı verici ve karmaşıktır" dedi. Oto greft için kemik toplama, diğer komplikasyonlara ve ağrılara yol açabilir.Metalik implantlar bazen kullanılır, ancak büyüyen çocuklar için kalıcı bir düzeltme değildir.

"İmplantlarla ilgili yetişkinlerin daha fazla seçeneği var" dedi Shah. "Pediatrik hastalar yapmazlar. Onlara kalıcı bir implant veriyorsanız, büyüdükçe ileride daha fazla ameliyat yapmak zorunda kalırsınız. Yıllarca zorluk çekebilirler. "

AdvertisementAdracement

Devamını oku: 3-B ilaçlar: Eczaneniz şimdi reçetenizi yazacaktır»

Doğru içerik

Doğal kemik bileşeni başarı için kritik önem taşır.

Şah biyomateryalinin temel bileşeni hidroksiapatit, doğal omurgalı kemiğinin baş yapı elemanı (ağırlıkça yüzde 90) olan bir kalsiyum fosfattır.

Shah ve meslektaşları, dokuyu yüzde bir katıdan daha sıvı halde tutan bir çözücü içerisinde yüzde 90 hidroksiapatiti yüzde 10 biyolojik olarak uyumlu, biyolojik olarak parçalanabilir tıbbi polimerle karıştırıyorlar.

"Tutarlılık, Elmer'in tutkalına benzer" dedi Shah.

AdvertisementAdvertisement

3-D yazıcıda kullanıldığı için bu karışım "mürekkep" olarak adlandırılır.

Karışım ekstrüzyona tâbi tutulduktan sonra ana solvent hemen buharlaşır ve materyali katılaştırır. Malzemenin yapısı gözeneklidir ve oda sıcaklığında kullanılabilir.

"Yüksek gözeneklilik kritiktir, çünkü hücreler ve kan damarları doku entegrasyonunu güçlendirmek için yapısal iskelete sızmalıdır" diye açıklıyor Shah.

Buna ek olarak, yüksek hidroksiapatit konsantrasyonu hızlı kemik rejenerasyonunu tetikleyen bir ortam yaratır.

"Hiperelastik kemik, doğal kemiğe indirgemek ve yeniden şekillendirilmek üzere tasarlandı ve bu nedenle hasta ile birlikte büyüyebilir" dedi. "Bu, metalik plakalar veya implantlar ile yapıldığı gibi gelecekteki ameliyatlara olan ihtiyacı ortadan kaldırıyor. "

Devamını oku: Araştırmacılar insan dokusunu yazdırmanın yollarını keşfederler.»

Çok yönlü bir ürün

Hiperelastik kemik çok yönlüdür ve çeşitli güçlü yönlerde basılabilir.

Oldukça esnek olan, önemli yüklere dayanabilen kemiklerin yanı sıra daha içi boş veya yoğun olan kemikleri de içerir. Shah, bu mekanik özellikler 3 boyutlu basılı nesnenin mimarisi tarafından belirlendiğini söyledi.

Sentetik kemik her hasta için özelleştirilebilir.

Uygulamalar arasında omurga kırıkları, spor tıbbı yaralanmaları ve yumuşak doku ile kemik iyileşmesini gerektiren ACL ve rotator manşet yaralanmaları için onarımlar yer alıyor.

Kraniyofasyal ve dişçilik uygulamalarında ve yüz deformitelerinde, yerine konan kemik "özellikle hastanın sonucuna önemli estetik bir bileşen bulunduğu durumlarda" simetri ve anatomisine tam olarak uyacak şekilde basılabilir "dedi..

"Malzeme de çok elastik ve cerrahlar onu manipüle edebiliyor" dedi Shah. "Mevcut malzemeler çok esnek ve kesilip şekil verilmesi zor değil. Cerrahlar bunu duyunca çok heyecanlı davrandılar. "

Devamını oku: Yapay pankreas makinesi ile yaşamak»

Baş, yüz ameliyatlarında önemli

Hiperelastik kemik özellikleri baş ve yüzdeki kemiklerin onarımı için çok önemlidir.

"Kraniyofasyal defektlerde, kusurun düzeltildiği veya kapladığı, yüz simetrisinin korunmasına izin veren bir nesne oluşturabiliriz" dedi. 'Hastaya özgü bir şeyi yazdırabiliriz. Malzeme iskele içinden geçecektir. Bu önemlidir, çünkü kusurun içinde kan damarları yoksa doku nekrozuna (doku ölümü) sahip olabilirsiniz. İskele içinde hücreler yeni kemik malzemesi biriktirir. Sürekli implantlarla zaman içinde onları değiştirmeniz gerekir. Bu yeni malzeme hastayla birlikte büyür ve noninvazivdir. "

Enfeksiyonu kontrol etmek için antibiyotikler eklenebilir.

Araştırmacılar oda sıcaklığında 3-D baskı işlemini gerçekleştirir ve bu sayede antibiyotikler gibi diğer elementleri mürekkebe ekleyebilirler.

"Shah, cerrahi sonrası enfeksiyon olasılığını azaltmak için antibiyotik kullanabiliriz" dedi. "Yenilenmeyi daha da artırmak için, gerekirse, mürekkebi farklı büyüme faktörleri türleriyle birleştirebiliriz. Gerçekten çok fonksiyonlu bir materyal. "

Devamını oku: Kafa nakilleri mümkün mü … ve etik mi? »

Kişiselleştirilmiş yedekler

Shah'ın sentetik kemik malzemesini kullanan cerrahlar, hastanın vücudunu tarayabilir ve 3 boyutlu bir yazıcıda kişiselleştirilmiş yedek kemik oluşturabilir.

Biyomalzemenin esnek mekanik özellikleri, doktorların cerrahi prosedür sırasında onu kolayca kesip şekillendirmesini sağlar. Sadece bu daha hızlı değil, aynı zamanda otomatik greft materyali ile karşılaştırıldığında daha az acı verici olduğunu belirtti.

2009'da araştırmasına başladığında Shah, fakülte start-up finansmanı aldı ve Ulusal Sağlık Enstitüsünden (NIH) sürekli destek aldı.

Hükümet ve şirket finansmanı sağlamayı umuyor ve kısa bir süre önce Kuzey Batı'daki işlerini keşfetmek için yeni kurulan bir girişim kurdu.

Shah, bir müşteriye özel bir implantın iade süresi 24 saat içinde olabilir. Bu, kranyofasiyal ve ortopedik cerrahiyi değiştirebilir ve umarım hasta sonuçlarını iyileştirecektir. “